大跨径连续梁桥设计施工关键问题研究

阴晓云

(太原市市政工程设计研究院，山西太原030002)

1 工程概况

某连续梁桥为在建的一座特大桥，上部桥跨型式:(80.11+130+80.11)m预应力混凝土变截面连续箱梁;桥面宽度:全宽30 m，横向布置为0.5 m防撞护栏+12.5 m行车道+0.5 m防撞护栏+3.0 m中央分隔带+0.5 m防撞护栏+12.5 m行车道+0.5 m防撞护栏;车辆荷载等级:公路一级;地震烈度:6度地震区，按7度设防;温度:桥址处极端最高温度41℃，极端最低温度－12.0℃;桥址处月平均最高温度32℃，月平均最低温度－0.7℃。设计基准温度取15℃。桥墩采用薄壁式桥墩配承台群桩，桥台采用桩柱式桥台。

2 桥梁整体计算概述

总体静力计算采用平面杆系理论，主梁为平面梁单元。总体计算根据桥梁施工流程划分结构计算阶段，根据设计的合龙方法模拟合龙计算步骤，根据荷载组合要求的内容进行内力、应力、主梁极限承载力计算，验算结构在施工阶段、运营阶段应力、主梁极限承载力及整体刚度是否符合规范要求。总体计算采用桥梁博士进行计算。

边界条件的处理:施工阶段边跨现浇段支承按单向竖向刚性支撑处理，中墩按竖向双向刚性支承处理;成桥及运营阶段各墩按竖向双向刚性支承处理。

荷载组合考虑两种工况:组合I为恒载+汽车;组合Ⅱ为恒载+汽车+升温+降温。

3 计算结果分析

3.1 施工阶段应力

悬臂施工过程中，主梁下缘的最大压应力为11.77 MPa，上缘最大压应力13.44 MPa，主梁最大拉应力为0.88 MPa，满足规范要求。主梁合龙施加桥面铺装荷载后，主梁最大压应力为12.10 MPa，在边墩处主梁上缘出现最大拉应力为0.45 MPa。(在程序中模拟了真实的主梁长度和支座位置，在边支座外有一段长0.76 m的悬臂梁，因此在计算结果中必然会出现部分拉应力，但主梁的实际受力状况与此不同。)主梁应力满足规范要求。

3.2 运营阶段计算结果

(1)主梁应力包络图见图1。

(2)主梁主应力见图2。

组合Ⅰ中最大主压、主拉应力分别为14.73 MPa和－0.48 MPa。

组合Ⅱ中最大主压、主拉应力分别为14.79 MPa和－1.72 MPa。

两组均满足规范要求。箍筋间距验算:

设计中箍筋间距采用15 cm，满足规范要求。

(3)主、边墩墩顶反力见表1。

表1 墩顶反力 单位:10 kN

(4)主梁活载竖向挠度见表2。

活载挠度与主跨的比值小于L/600，主桥刚度满足规范要求。

表2 主梁活载竖向挠度 单位:cm

图1 主梁应力包络图

图2 主梁主应力

4 连续梁上部施工关键技术

4.1 悬臂浇筑临时墩锚固

箱梁采用挂篮悬臂平衡浇筑施工，在主墩两侧施工临时墩，作为悬臂施工的临时锚固。临时墩的钢筋伸入承台和箱梁0号梁段内，在边跨合龙后，将临时墩拆除，并将0号梁段箱梁底面打磨平整光滑。

4.2 抗风

在单T完成前应提早做好边跨和中跨的合龙准备工作，以便单T完成后抢先合龙边跨和中跨，在有可能时宜将长悬臂和边中跨合龙避开大风季节。在每一梁段施工过程中出现大风预报应停止施工，并使两悬臂端不得出现不平衡荷载，且应确保挂篮的牢固性。

4.3 预应力钢绞线

(1)应按有关规定对每批钢绞线抽检强度、弹性模量、截面积、延伸量和硬度，对不合格产品严禁使用，同时应就实测的弹性模量和截面积对计算引伸量作修正。

引伸量的修正公式为:Δ'=EA×Δ E'A'

式中:E'、A'为实测钢绞线弹性模量及面积;E、A为计算采用的钢绞线弹性模量及面积，E=1.95×105MPa，A=1.4 cm2;Δ为计算得到的引伸量值;Δ'为修正后的引伸量值。

(2)钢绞线运抵工地后应放置在室内并防止锈蚀。

(3)钢绞线的下料不得使用电弧或氧炔焰切割，只允许采用圆盘锯切割，且应使钢绞线的切割面为一平面，以便在张拉时检查断丝。

4.4 边跨合龙段的施工顺序

(1)边主墩单T即将完成时，安装落地支架并施工边跨现浇梁段。

(2)将边跨挂篮前移跨过边跨合龙段，并支撑在边跨现浇梁段上。

(3)安装合龙段劲性骨架，在两侧分别安装平衡重(合龙段混凝土重量一半的水箱)，绑扎钢筋和预应力管道，浇筑合龙段混凝土，同时拆除等重量的平衡重。待混凝土达到80%的强度后张拉底板预应力索。

4.5 中跨合龙段的顺序

(1)安装合龙段劲性骨架。

(2)一端挂篮后退至墩顶或拆除，另一端挂篮前移，跨过合龙段，将挂篮自重平均分配到两悬臂端上。

(3)在两悬臂端用水箱加平衡重，其重量为二分之一的合龙段自重。

(4)在当天最低温度时浇筑合龙段混凝土，同时等重量卸除水箱中的水量。

(5)混凝土达到80%强度时张拉底板预应力，应先张拉长索后张拉短索。

5 结束语

连续梁桥作为现代桥梁的一种主要桥型，应用十分广泛，本文以(80.11+130+80.11)m大跨连续梁桥为工程背景，采用桥梁博士软件对该桥进行了总体静力分析，对该桥施工阶段、运营阶段进行了计算。并在此基础上，研究了大跨连续梁桥施工中应注意的问题，对同类连续梁桥设计与施工均具有一定的参考价值。